Вблизи абсолютного нуля

Мне кажется, что мы слишком долго засиделись в лаборатории. Давайте совершим небольшое путешествие к… звездам. И сопровождать нас будут сверхнизкие температуры. Нет, не только за бортом корабля. Вместе с нами, в соседней кабине.

Путешествие к далеким мирам

Кругом мрак, холод, пустота и тишина. Мы в космосе. Но космический холод царствует не только там, в ледяном безмолвии далекого Мира, который мы обследуем.

Командует нашим путешествием могучий электронный мозг, который также погружен в безмолвие сверххолода. Там ему лучше думается!

И в баках нашего горючего температура близкая к абсолютному нулю, температура космоса.

За окнами пустота. Мы говорим, что там температура абсолютного нуля. Но правильно ли так говорить?

Температура связана с движением молекул. А в этом мертвом пространстве ничего нет. Почти ничего. Вещества межзвездного так мало, что можно считать его пустотой.

Корабль кажется неподвижным. Скорость велика. Но среди далеких звезд, окружающих нас, незаметно, что мы передвигаемся, стремительно мчимся в пространство. Нашу траекторию «знает» точно только электронный мозг. Он ведет ежедневные подсчеты, подправляет ход корабля, если мы сбиваемся с курса.

«Мозг» упрятан в тройной ящик.

Для того чтобы он хорошо действовал, надо все время удерживать низкую температуру. Только тогда «мозг» работает как следует.

Что же это за особый электронный мозг, которому обязательно надо создать такие странные условия?

Наш электронный кормчий занимает очень мало места. И питается от маленькой электрической батарейки.

Зато приходится считаться с его слабостями к сверхнизкой температуре. Но мы надежно укрыли его от возможных посягательств тепла.

Вычислительная машина — устройство сказочное. Иначе не назовешь аппарат, который умеет считать, переводить с одного языка на другой, управлять работой заводов и фабрик. А наш электронный мозг спокойно ведет космический корабль к далекой цели. Как он устроен? Есть детская игра: тебе задают вопросы, и ты можешь отвечать только «да» и «нет». По этим ответам играющие должны угадать, что ты задумал. Работа вычислительно-электронной машины немного напоминает такую игру. Только в машину заранее вводят кое-какие знания. Это называется «памятью». Потом создают программу, по которой машина будет работать, — своего рода свод законов.

А дальше машина начинает «думать» самостоятельно.

Машина, которая расположена внутри космического корабля, собирает данные приборов, подсчитывает координаты места, где мы находимся. Если корабль вдруг начал отклоняться от курса, который хранится в «памяти» машины, она сразу же дает команду двигателям исправить курс. «Да» и «нет» «говорят» в вычислительной машине особые элементы. Нечто подобное представляет собой водопроводный кран. Он может пропускать воду, когда кран открыт («да»), или не пропускать ее, когда кран закрыт («нет»). Это называется системой с двумя положениями. А вот еще пример: электрическая лампочка. Она горит или бездействует, когда выключена. Тоже система с двумя положениями.

В радиоприемниках имеются электронные лампы — тоже приборы с двумя возможными положениями. Если через лампу идет ток, то говорят, что она открыта. Лампа не пропускает тока — закрыта. Вот и два ответа. Открыта — значит «да». Закрыта — значит «нет».

Сначала электронно-вычислительные машины делали на электронных лампах. Потом стали использовать полупроводники — транзисторы. Но вот ученые натолкнулись на сверхпроводимость. Очень интересное явление. Пока в проволочке небольшой ток, она может быть сверхпроводящей. А потом ток усилился, и магнитное поле убрало сверхпроводимость.

Вот вам «да» и «нет».

Так появились криотроны — сверхпроводящие элементы вычислительных машин — «думающие» ячейки. Слово «сверхпроводящие» указывает на то, как они работают.

Когда надо говорить «да», криотрон — сверхпроводник, а когда «нет», он перестает быть сверхпроводником.

Криотроны появились, когда ученые только еще начали нащупывать возможности сверхпроводимости. Самый первый криотрон был устроен так. Вокруг маленькой проволочки из редкого металла — тантала намотали вторую из еще более редкого — ниобия. Все это находилось в жидком гелии. Температура 4° К. Не жарко! В той и другой проволочке появляется сверхпроводимость. Только в тантале она как бы слабее. Ее легче разрушить магнитным полем. Поэтому, когда ток в проволочке из ниобия станет большим, танталовая проволочка перестанет быть сверхпроводящей из-за магнитного поля ниобия. Так и получается нечто вроде электронной лампы. Ток ниобия управляет током в тантале. То тантал сверхпроводник, то сверхпроводимости уже нет, в зависимости от того, сильный или слабый ток идет в ниобии. В нашей машине вместо криотронов действуют тончайшие пленки из полупроводников. В одном кубометре их больше миллиона. Получается маленький по размерам «электронный мозг». Работает он быстро, хорошо, энергии потребляет совсем немного. А это нам в корабле очень важно.

Но он тоже «сверхпроводящий». И требуется нашему «лоцману» сверххолодная каюта.